جریان الکترونها نیروی محرک فناوری مدرن است و در دستگاههای مختلف از لوازم خانگی تا تلفنهای هوشمند کاربرد دارد. الکترونها از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی میکنند که رفتارهایی مانند برهمنهی کوانتومی را ممکن میسازد.
گروهی از فیزیکدانان دانشگاه میشیگان در مطالعهای تازه، دستگاهی به نام «فانوس دریایی الکترونی» (Electron Lighthouse) ساختهاند. این سامانه میتواند تنها با استفاده از نور، پرتو الکترونها را در جهتی مشخص هدایت کند، بدون آنکه به منبع تغذیه یا میدان الکتریکی نیاز داشته باشد.
استیون کاندیف، استاد فیزیک و سرپرست این پژوهش، توضیح میدهد: «معمولاً الکترونها در یک ماده زمانی حرکت میکنند که میدان الکتریکی به آن اعمال شود و در مسیر خود بارها با اتمها برخورد کنند. اما در این روش، تنها با نور میتوان الکترونها را مستقیماً در یک جهت مشخص به حرکت درآورد، بدون اینکه هیچ میدان الکتریکی اعمال شود.»
هدایت الکترونها با دو پرتو لیزر
پژوهشگران با حمایت بنیاد ملی علوم آمریکا، دستگاهی ساختند که از دو پرتو لیزر با طول موجهای متفاوت (در محدوده فروسرخ و نامرئی طیف الکترومغناطیسی) استفاده میکند تا جریان الکترونها را در یک نیمهرسانا کنترل کند. شگفتانگیزترین بخش این آزمایش، قدرت جریان تولیدشده بود که با دستگاه ساختهشده قابل اندازهگیری بود.
ایجاد جریان بالستیک
در این روش، «جریان بالستیک» ایجاد میشود؛ یعنی الکترونها بدون برخوردهای مکرر، در مسیری مستقیم و با سرعت اولیه خود حرکت میکنند. این در حالی است که در مدارهای الکتریکی معمولی، حرکت الکترونها به دلیل برخورد مداوم با ناخالصیها و نقصهای موجود در ماده، پراکنده و نامنظم است.
این فناوری پتانسیل حل چالشهای بزرگ در حوزه الکترونیک و فیزیک کوانتوم را دارد.